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　　本专利针对数控车削非圆异形截面时定位误差大、精度低的问题，提出利用二维CAD转化轮廓为函数方程，结合数控宏程序与偏心圆数学模型，通过连续螺纹插补拟合截面，实现主轴与刀具同步控制的一次装夹加工，显著提升加工精度与效率。

　　[0001] 本发明涉及数控机床技术领域，具体地说是一种数控车床随动车削非圆异形截面 的加工方法。

　　[0002] 目前，现有的数控车床在加工各类回转面，如：圆柱面、圆锥面、球面这类零件的截 面都为圆形截面，而在实际生产中非圆截面的加工常采用数控铣削、仿形铣削及线切割等 加工方法实现，如各类凸轮、非圆齿轮齿坯。运用数控车床主轴与X轴联动，在选用合适的 刀具角度的情况下可以实现非圆截面的车削加工，该方法扩展了数控车床的加工范围，开 阔了数控车床编程的思路和方法。

　　[0003] 数控车床在加工偏心轴类零件的惯常方法有：四爪单动卡盘装夹车削、双顶尖装 夹车削、三爪自定心卡盘加垫片车削、偏心轴套装夹车削，上述方法都需要二次装夹或辅助 工装来完成，存在二次装夹定位误差，且品种更换时需要更换工装或重新调整，加工工艺过 程繁琐，零件加工精度低。

　　[0004] 本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种控制新颖、程序简单、加工精 度高、工作效率高、加工范围广、运动平稳的数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法。

　　[0006] -种数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法，其特征在于利用二维CAD软件 精确制图，以加工时的工件坐标系为基准、以图纸中的数据为依据将加工轮廓转化成函数 方程，再运用数控宏程序，通过偏心圆的数学表达式使数控系统自动进行取点计算，并结合 连续螺纹插补方法拟合出非圆异形截面，在加工时，刀具始终跟随主轴的回转运动对非圆 异形截面进行往复运动实现加工，达到运用主轴与刀具同步控制实现一次装夹加工的作 用，避免了二次装夹加工带来的定位误差，使加工精度和工作效率取得了意想不到的技术 效果。

　　[0008] 在平面直角坐标系中，所述机床主轴的回转运动为ω，所述刀具即X轴的跟随运 动为2 Ae，刀具即Ζ轴的进给运动为Vf，偏心距为Ae的偏心圆，为方便计算，以在Υ轴正 方向偏心Ae的情况下的方程为：

　　[0017] 通过上述偏心圆的数学表达式，使数控系统运用数控宏程序进行取点计算，用连 续螺纹加工方法拟合出偏心圆的轮廓，

　　[0018] 所述连续螺纹加工方法是通过在轮廓线端面上取两点进行螺纹插补，其螺纹插补 螺距的计算公式为：

　　[0020] 所述螺纹插补螺距的轮廓在凸轮截面上的向心角为：360°减去所述插补螺距的 起点和终点之间的夹角的差，所述螺纹插补螺距的径向轮廓尺寸的变化量为所述插补螺距 的起点和终点之间距离的绝对值，即相邻两点极径之差的绝对值，整个圆周的变化量则为： 向心角乘以相邻两点极径之差的绝对值，即为所述螺纹插补螺距，加工时，取起点Pn、终点 P0,刀具的加工顺序为由Pn向P0,即该截面取Pn点为周向起点，工件顺时针旋转完成加工。

　　[0025] 整理公式3-1带入公式4-1后求得刀具后角的范围为：(-5.2°，5.2° )，由程序 软件绘制的刀具后角α〇的图形（如图3所示），在加工时应选择大于5. 2°后角的刀具， 避免干涉。

　　[0026] 本发明采用所述数控宏程序和螺纹插补法加工轮廓余量较大的非圆异形截面时， 或者，当所述非圆异形截面的端面需要加工时，通过修改X方向刀补，并分别几次走刀来完 成，或者，通过用变量编程修改坐标系偏置方法来实现，进一步保证了加工范围宽的作用。

　　[0027] 本发明所述非圆异形截面在选择回转中心线时，可将直径的变化量达到最小，使X 轴的往复运动趋于平缓，减小加工过程中对机床X轴的冲击。

　　[0028] 本发明由于采用上述方法，具有控制新颖、程序简单、加工精度高、加工范围广、运 动平稳等优点。

　　[0041] 如附图所示，一种数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法，其特征在于利用 二维CAD软件精确制图，以加工时的工件坐标系为基准、以图纸中的数据为依据将加工轮 廓转化成函数方程，再运用数控宏程序，通过偏心圆的数学表达式使数控系统自动进行取 点计算，并结合连续螺纹插补方法拟合出非圆异形截面，在加工时，刀具始终跟随主轴的回 转运动对非圆异形截面进行往复运动实现加工，达到运用主轴与刀具同步控制实现一次装 夹加工的作用，避免了二次装夹加工带来的定位误差，使加工精度和工作效率取得了意想 不到的技术效果。

　　[0043] 如附图10所示，在平面直角坐标系中，所述机床主轴的回转运动为ω，所述刀具 即X轴的跟随运动的距离为2 Δ e，刀具即Ζ轴的进给运动为Vf，偏心距为Δ e的偏心圆，为 方便计算，以在Y轴正方向偏心△ e的情况下的方程为：

　　[0052] 通过上述偏心圆的数学表达式，使数控系统运用数控宏程序进行取点计算，用连 续螺纹加工方法拟合出偏心圆的轮廓，

　　[0053] 所述连续螺纹加工方法是通过在轮廓线端面上取两点进行螺纹插补，其螺纹插补 螺距的计算公式为：

　　[0055] 所述螺纹插补螺距的轮廓在凸轮截面上的向心角为：360°减去所述插补螺距的 起点和终点之间的夹角的差，所述螺纹插补螺距的径向轮廓尺寸的变化量为所述插补螺距 的起点和终点之间距离的绝对值，即相邻两点极径之差的绝对值，整个圆周的变化量则为： 向心角乘以相邻两点极径之差的绝对值，即为所述螺纹插补螺距，加工时，取起点Pn、终点 P0,刀具的加工顺序为由Pn向P0,即该截面取Pn点为周向起点，工件顺时针旋转完成加 工；

　　[0060] 整理公式3_1带入公式4_1后求得刀具后角的范围为：(-5. 2°，5. 2° )，由程序 软件绘制的刀具后角α〇的图形（如图10所示），在加工时应选择大于5. 2°后角的刀具， 避免干涉。

　　[0061] 本发明采用所述数控宏程序和螺纹插补法加工轮廓余量较大的非圆异形截面时， 或者，当所述非圆异形截面的端面需要加工时，通过修改X方向刀补，并分别几次走刀来完 成，或者，通过用变量编程修改坐标系偏置方法来实现，进一步保证了加工范围宽的作用。

　　[0062] 本发明所述非圆异形截面在选择回转中心线时，可将直径的变化量达到最小，使X 轴的往复运动趋于平缓，减小加工过程中对机床X轴的冲击。

　　[0064] 运用数控车床的连续螺纹插补功能，通过端面螺纹加工方法，拟合出截面轮廓。在 拟合过程中，受X轴伺服响应速度的影响，会有一定的拟合误差，可以通过降低主轴转速或 提高编程时轮廓的计算精度的方法来提高轮廓的加工精度，

　　[0065] 该零件的轮廓上半部分为阿基米德螺旋线] 插补该两点之间的端面螺纹的螺距应为：

　　[0068] 该轮廓在凸轮截面上的向心角为340°，径向轮廓尺寸的变化量为两点之间距离 的绝对值：

　　[0069] 20.07-14.05 = 6. 02,在整个圆周的变化量应该为：（360/340) Χ6. 02 = 6. 374,该轮廓实际为螺距为6. 374的端面螺纹（图1)，取起点P10、终点P0即可完成该部 分的加工，刀具加工顺序为由Pi。点向P。点，即该截面取P i。点为周向起点，工件顺时针旋转 完成加工；

　　[0070] 右下方R7轮廓的编程处理方法：圆弧在凸轮截面上的向心角为20°，将该轮廓分 为10份取点，每份对应的圆弧

　　针对现有快刀伺服系统柔性导向机构刚度不可调及调节不对称的问题，提出采用凸轮机构同步施加应力的解决方案。通过花篮螺栓驱动调整连杆带动销轴旋转，使对称凸轮同步转动，对两侧柔性板簧施加等量应力，实现...

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　　1. 高分子成型加工新技术及模具（包括外场对材料物理属性的影响机制、特种成型工艺及模具设计、复合成型技术及模具装备、模具CAD/CAE等） 2. 高分子基生化分析材料（包括生物分析专用试剂盒、高分子型试剂保护助剂等） 3. 药检分析仪器及耗材 4. 功能塑料与功能包装材料

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